机电传动控制第6章交流电动机的工作原理及特性

1、第六章 交流电动机的工作原理及特性, 了解三相异步电动机的基本结构及工作原理； 掌握三相异步电动机的机械特性； 掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数； 掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性； 掌握实现三相异步电动机启动、调速和制动的各种方法及它们的使用场所；,61 三相异步电动机的基本结构和工作原理,一、三相异步电动机的基本结构,三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成,1.定子,定子由定子铁心、绕组以及机座组成。,2.转子,转子由铁心与绕组组成。,鼠笼式异步电动机转子绕组是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成。 可以在定子回路中串接电阻用以改善启动性能与

2、调速。,线绕式异步电动机转子绕组是由线圈绕组放入转子铁心槽内，并分为三相对称绕组，与定子产生的磁极数相同。可以在转子回路中串接电阻用以改善启动性能与调速。,二、三相异步电动机的工作原理,1定子旋转磁场,iB为负，,iC为正;,iA=0,iA为正,iB为负;,iC=0,iB=0,iA为正，,iC为负;,iB为正，,iC为负,2旋转磁场的旋转方向,如果将三相定子绕组中的任意两相对调，旋转磁场的方向就改变,3.旋转磁场的极数与旋转速度,在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度，用n0表示。,4.转差率 S,6.2 三相异步电动机的额定参数,一、 三相异步电动机定子绕组的接法,1两种接

3、法,二机械特性,1固有机械特性,异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有（自然）机械特性。,根据,理想空载工作点：,额定工作点：,启动工作点,临界工作点,（1）,（2）,（4）,（3）,通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比,称为电动机的过载能力系数。它表征了电动机能够承受冲击负载的能力大小，是电动机的又一个重要运行参数。,鼠笼式异步电动机,线绕式异步电动机,2人为机械特性,改变定子电压U 定子电源频率f 定子电路串入电阻或电抗 转子电路串入电阻或电抗等，都可得到异步电动机的人为机械特性。,（1）降低电动机电源电压时

4、的人为特性,不变,不变,随着电压的减小而大大地减小,随着电压的减小而大大地减小,（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性 此时电机端电压为电源电压减去定子外串电阻和电抗上的压降。,（3）改变定子电源频率时的人为特性,不变,随着串接电阻的增加而增大，,（4）转子电路串电阻时的人为特性,不变,63 三相异步电动机的启动特性,采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。,（1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。,（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。,（3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机械的冲击。,（4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。,

5、（5）启动过程中的功率损耗越小越好。,一、 鼠笼式异步电动机的启动方法,1直接启动（全压启动）,直接启动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动。, 特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。, 对象：小容量电动机。,2电阻或电抗器降压启动,特点：,启动转矩随定子电压的平方下降，故它只适用于空载或轻载启动的场合；,不经济，在启动过程中，电阻器上消耗能量大，不适用于经常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，且体积大。,3Y-降压启动,所以,Y-降压启动方法的特点：, 设备简单、经济、启动电流小；, 启动转矩小，且启动电压不能按实际需要调节

6、，故只适用于空载或轻载启动的场合；, 只适用于正常运行时定子绕组接线为的异步电动机。,4自耦变压器降压启动,特点：, 与Y-降压启动时情况一样，只是在Y-降压启动时的K为定值，而自耦变压器启动时的K是可调节的。, 变压器的体积大、重量重、价格高、维修麻烦，且启动时自耦变压器处于过电流（超过额定电流）状态下运行，因此，不适于启动频繁的电动机。,二、线绕式异步电动机的启动方法,鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大，因此不能满足某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。,线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。,1逐级切除启动电阻

7、法,6.4 三相异步电动机的调速特性,只要改变U 、R、f、P就可攺变速度,一、调压调速,离心风机,恒转矩负载,特点： 1）无极调速 2）调速范围窄 采用高阻转子，同时采用转速负反馈实现调压调速,一、调压调速,特点： 1）无极调速 2）调速范围窄 采用高阻转子，同时采用转速负反馈实现调压调速,二、转子串电阻调速,针对线绕式异步电动机的起重设备上,特点： 1）有级调速 2）R越大， 耗能越大,三、 改变极对数调速,P=2,P=1,特点： 有机调速 多速电机,四、 变频调速,适用于鼠笼式电动机,特点： 1）无极调速 2）调速范围宽,1.FR:触点闭合正向启动 RR:触点闭合反向启动,最先选择的方向拥有最高优先权 当FR触点断开时，运动方向开始改变 若正向启动（FR）和反向启动（RR）同时为高，则正向具有优先权,停车功能,正向,反向,惯性滑行,FR,RR,2.多段速度曲线控制,正向,多段1,多段2,多段3,正转,R S T,U V W,M,正转,反转,多段1,多段2,多段3,COM,65 三相异步电动机的制动特性,一、反馈制动,nn0 n与T反向,65 三相异步电动机的制动特性,一、反馈制动,nn0 n与T反向,变极或变频调速时的反馈制动,65 三相异步电动机的制